[發明專利]一種基于分布式分層控制的微電網穩定性優化方法

在審

• 申請號: 202310036907.2
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN115986841A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 何國杰;李占凱;張福民
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/24;H02J3/14
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發明公開了一種基于分布式分層控制的微電網穩定性優化方法，首先采用分布式協同控制理論設計分層控制，并對微電網進行小信號建模；再采用分布式分層控制策略，基于初級下垂控制對二次和三次控制進行調整；再采用小信號建模方法分析分層控制策略在系統中穩定性，通過計算系統狀態矩陣的特征值，分析在調整下垂系數時對系統穩定性的影響。本發明通過微電網分布式分層控制，第三層控制充分考慮分布式電源的功率裕度和其出力情況，以功率約束為目標計算微電網功率裕度，通過分層協調管理個分布式電源出力，達到微電網穩定性的提高。

技術領域

本發明涉及電力系統領域，具體是一種基于分布式分層控制的微電網穩定性優化方法。

背景技術

近些年來，由于微電網中分布式電源的大容量接入因其隨機屬性對電力系統穩定性產生影響，分析分布式電源控制與微電網穩定性間的關系，分布式電源在微電網中達到高滲透下穩定性提高十分必要。一般來說微電網有兩種運行模式：孤島和并網。在孤島模式下，微源調節電網的頻率和電壓，并向負載提供電力。并網模式下，微電網與主互聯電網交換功率，由于微電網規模較小，其電壓和頻率由主電網控制。

為了提高微電網的可靠性，需要采用更先進的控制結構確保微電網的正常運行。微電網的穩定性和效率高度依賴其控制結構，對于控制需要的不同重要性和時間尺度，需要層次控制結構來滿足不同控制層次上的要求。微電網的分層控制策略是目前普遍認可的控制方式，廣泛應用于交、直流微電網的潮流控制和優化調度。

傳統的分層控制中初級控制基于有功-頻率和無功-電壓下垂控制實現功率分配和電壓、頻率調整，以及提供虛擬慣性。二級控制主要負責電壓和頻率的恢復和改善功率分配。二級控制的常用架構是集中式和分布式類型，通信鏈路用于在分布式電源間數據傳輸來實現協調運行。集中控制方式需要一個中央控制單元，并且中央控制單元與各個控制設備之間有雙向通信鏈路。但是集中式方法存在“單點故障”缺點，嚴重降低了系統的可靠性和靈活性。而分布式控制只需要少量的通信鏈路，不依賴于中央控制單元，它基于一個稀疏通信網絡，每個設備可以與相鄰設備進行信息交換從而執行控制動作。三級控制通過調節分布式電源的功率來管理公共電網和微電網之間的潮流，達到最優經濟運行條件。

文獻《Distributed?cooperative?optimal?control?architecture?for?ACmicrogrid?with?renewable?generation?and?storage》中提出了基于離散一致性算法的分布式協同最優控制方法，第三層控制以多目標優化調度為目標，第二層控制基于離散一致性算法優化頻率與電壓基準。文獻《孤島微網分層分布式頻率調節及功率優化控制》中提出了一種兩層分布式控制結構，第二層控制同時實現頻率調節和功率優化。當前研究主要針對二次控制頻率和電壓調節以及三層控制的優化經濟調度等方面開展，并未充分考慮微電網中分布式電源的功率裕度與其輸出功率對微電網靜態穩定的影響。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種基于分布式分層控制的微電網穩定性優化方法。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，提供一種基于分布式分層控制的微電網穩定性優化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、為實現微電網的分布式分層控制結構，采用分布式協同控制理論設計分層控制；

對微電網進行小信號建模，系統的小信號動態模型分為基于逆變器的分布式電源、網絡和負載三個主要子模塊；首先建立各個子模塊的小信號模型，然后組合得到整個系統模型；

步驟2、采用分布式分層控制策略，基于初級下垂控制對二次和三次控制進行調整；主要控制目標在有功或者無功負荷波動情況下，分布式電源能夠穩定輸出功率并完成有功功率和無功功率的精確分配，保證微電網的靜態穩定性；

步驟3、采用小信號建模方法分析分層控制策略在系統中穩定性，通過計算系統狀態矩陣的特征值，分析在調整下垂系數時對系統穩定性的影響。